LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості литого металу методом електрогідроімпульсної обробки розплаву

кДж/моль

-1077

-1080
















Рис. 3. Температурна залежність вільної енергії

Зміна термодинамічної рівноважності розплаву після ЕГІО є причиною того, що оброблений розплав кристалізується з переохолодженням, тобто при більш низькій температурі ліквідусу ТL. В цих умовах інтенсифікуються процеси зародкоутворення, кількість кристалічних зародків та швидкість їх росту збільшуються, що призводить до формування подрібненої та більш щільної структури литого металу. На рис. 4 наведено фотографії мікроструктури зразків сплаву АК5М2 та вказано значення температури ТL,







Без ЕГІО

w = 675 МДж/м3

w = 1400 МДж/м3

ТL= 609 оС

ТL= 608 оС

ТL= 605 оС


Рис. 4. Мікроструктура зразків сплаву АК5М2 (Тр = 660 оС), х250


встановлені методом термографування, які свідчать про те, що з ростом об'ємної питомої енергії оброблюваність сплаву зростає, і підтверджують сформульовані вище теоретичні положення.

Четвертий розділ роботи містить результати дослідження процесу взаємодії хвилеводу з високотемпературним розплавом. Проведено математичне моделювання процесу плавлення хвилеводу, яке дозволяє прогнозувати зміну його початкових геометричних параметрів з плином часу та вносити поправку rв(t) на зміну характеристик розрядного імпульсу в рівняннях (1). Для рішення задачі плавлення зануреного в високотемпературний розплав сталі чи чавуну хвилеводу гранична умова на поверхні розділу фаз закладена у вигляді умови Стефана, тобто у вигляді розриву теплового потоку, та застосовано метод опису руху границі розділу фаз у формі безперервного переміщення границі між дискретними координатними поверхнями. Введена циліндрична система координат (r, z), вісь якої r = 0 співпадає з віссю хвилеводу, а поверхня z = 0 співпадає з вільною поверхнею розплаву. В припущенні, що розплав знаходиться в області z > 0 теплові потоки описуються рівнянням


, (5)

де к - індекс, к = 1 - для хвилеводу, к = 2 - для розплаву; ; - теплопровідність; - густина; Сk - теплоємність.

Початкові умови


; . (6)


Граничні умови

, при та ; (7)

; (8)

, при та , (9)


де lв - довжина незануреної частини хвилеводу; - поверхня контакту хвилеводу з розплавом; Тср - температура зовнішнього середовища; - стала Стефана-Больцмана.

Умови на боковій та нижній границях зони розплаву записано у вигляді


; . (10)


Рух границі розділу фаз описується виразом


, (11)


де υ − прихована теплота плавлення.

В якості узагальнюючого показника, що характеризує стійкість хвилеводу, було прийнято відношення об'єму зануреної в розплав частини хвилеводу після взаємодії з розплавом до об'єму цієї частини в початковому стані V/V0. Залежність цього показника від геометричних параметрів хвилеводу, температури розплаву та часу перебування в розплаві τ, встановлена внаслідок чисельного рішення матмоделі, записується у формі регресійної залежності:


(12)


де hв – глибина занурення хвилеводу в розплав.

Відповідність розрахункових даних реальним умовам знаходження хвилеводу в розплаві, а також вплив механічного руху хвилеводу і конвективного перемішування розплаву, які неодмінно супроводжують ЕГІО, було перевірено експериментально в сталевому розплаві при температурі Тр = 1600 0С. Встановлено, що міра відповідності даних, отриманих за допомогою математичної моделі, реальним умовам занурення хвилеводу в спокійний розплав становить 96-97%, а в залежності від енергетичного режиму роботи угар хвилеводу може на 20% перевищувати розраховані значення, і цю кінцеву поправку також необхідно вносити в рівняння (1).

В п'ятому розділі роботи викладено результати досліджень впливу режиму розряду, енергетичних параметрів навантаження та геометричних параметрів хвилеводу, які наведено в табл. 2, на структурно-фазові перетворення і властивості різних ливарних сплавів: алюмінієвого сплаву Al+ 5% Cu (АЛ7) з акустичною жорсткістю rс0 ≈ 110∙105 кг/(м2с); свинцевого сплаву Pb + 7% Sb з акустичною жорсткістю rс0 ≈ 204∙105 кг/(м2с) та чавуну з акустичною жорсткістю rс0 ≈ 370∙105 кг/(м2с).

Таблиця 2. Технологічні параметри ЕГІО ливарних сплавів


Сплав

Технологічні параметри


Tр, 0С

V, м3

rв, мм

h

W0, кДж

f, Гц

t, с

w, МДж/м3

Al+5%Cu

(АЛ7)

800

4,7 10-4

5

0,75

0,55

1,25

1,5

40

178


Pb+7%Sb


400


4,7 10-4


5

0,75

0,55

0,55

0,55


1,125

1

1

5

8

70

50

10

10

170

120

120

178


СЧ20

1380

1390

1400


0,5


30


0,55


2,5


8


100


4

ДПЧ

1380

2,2

50

0,55

5

8

180

3,3


Дослідження виконано в лабораторних та промислових умовах із застосовуванням в складі технологічного обладнання генератора імпульсних струмів, розрахованого на номінальну напругу U0 = 50 кВ. Енергія одиничного імпульсу W0 розраховувалась із умови створення необхідного тиску в розплаві (1), параметри f і t - на основі співвідношення (2), а режим розряду змінювався шляхом регулювання міжелектродного проміжку. Радіус хвилеводу підбирався в залежності від об'єму та температури розплаву, що забезпечувало його стійкість проти